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电子偏光显微镜的基本先容

发布人:shpuda发布时间:2014/4/29

    电子偏光显微镜既然称为显微镜,它们的结构都类似于光学显微镜,有物镜和目镜(这里已经演变成投影镜或其他结构),它们的目的都是放大较小的物体,以供观察。但是由于电子束有较大的能蚤,可以利用这种能量来激发出样品表面的各种微观粒子,收集它们可供作材料分析。电子的波长非常短,以至电子波会在样品晶格上产生衍射,这也为材料分析提供了另一途经。因此,电子偏光显微镜除了可以得到比光学显微镜大得多的放大倍数,可以观察微观样品的状貌外,还有光学显微镜所没有的材料分析方面的用途,用途不同,它们的结构也有不同,由此派生出一系列不同种类,主要可以分类为透射电子偏光显微镜(TEM)、扫描电子偏光显微镜(SEM)及透射扫描电子偏光显微镜(TSEM)。另外,从更广泛的意义上,还可以包括场离子显微镜、分析电子偏光显微镜、扫描隧道显微镜(STM)和原子探针等。这里大家将以最大盆地应用电子光学原理的透射电子偏光显微镜为例,先容它的基本结构及其电子透镜的光学性质,另外,简单先容扫描电子偏光显微镜和透射扫描电子偏光显微镜,以便读者了解电子偏光显微镜作材料分析的情况。


    不论何种电子偏光显微镜,它们的结构中都由电子源、聚焦照明系统和成像放大系统组成。电子源就是各种电子枪,聚焦照明系统和成像放大系统由各种电子透镜构成。


    电子源


    电子偏光显微镜中相当于光学显微镜光派的是电子源,称为电子枪。电于枪发射电子束,不同用途的电子偏光显微镜中使用不同的电子源,总体分为热源和场致发射源。


    1)热源


    所谓热葱就是热阴极,最普通的热阴极是钨丝制成的,它的结构如图8.2所示。

 


    阴极非常简单,把一根钨丝折成V宇形,通以电流即可。由于电阻的欧姆热,它可以达到2800K的高温,从而在它前方的阳极的高电位作用下发射电子。包围阴极的是杯状控制极,它带的电位接近阴极,起会聚电子束的作用,它可使V字尖端处发射的发散状电子束会聚并通过阳极中心的孔。这样的电子枪在100kV工作条件下,发射的电子束电流可达3X10(5)A/(cm2X立体角)。除了用钨丝作为阴极外,又发展了用LAB(6)制作阴极,它在100kV条件下电子束电流高达10(7)/(cm2X立体角)。


    2)场致发射源


    场致发射源就是利用场致发射产生电子束。它的阴极通常是由<111>晶向的钨晶体制成,与一个金属圆筒制成的控制电极组成电子枪。控制极上加4kV的高压,从而使晶体的尖端上有场致发射电流产生。热的或冷的场致发射源发射的电子束电流可以是通常的钨丝阴极发射电流的10(4)倍,这样大的电流可供扫描电镜使用。但场致发射源所需要的真空度要比一般的阴极源高得多。


    不论何种阴极发射源的电子枪,它们的阴极发射一定母电流的电子束,以保证在不同用途中器件有足够的亮度.电子枪是由阴极、控制极和阳极组成阴极透镜,电子束经阴极透镜的会聚作用,进人各级电子透镜。


    电子偏光显微镜在实际工作状态中,为安全起见,希翼整个显微镜金属系统接地,所以利用电场的相对性原理,把电子枪中可以与其他部分严格绝缘的阴极接负高压,而阳极电位为零。电子偏光显微镜由于要得到极高的分辨率而需要在阴极和阳极之间存在极高的电位差,以减小电子的波长;另外,当显微镜工作在高放大倍数状态下,为了使很小的样品面积放大后还有足够的照度,也希翼有更大的电流密度,这也需要提高阴极和阳极之间的电位差,所以,放大倍数越大的电子偏光显微镜使用的高压越高。

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